Aspergillus flavus -Aspergillus flavus

Aspergillus flavus
Aspergillus flavus.jpg
Un conidióforo de A. flavus
clasificación cientifica editar
Reino: Hongos
División: Ascomycota
Clase: Eurotiomicetos
Pedido: Eurotiales
Familia: Trichocomaceae
Género: Aspergilo
Especies:
A. flavus
Nombre binomial
Aspergillus flavus
Enlace (1809)
Aspergillus flavus en una placa de Petri

Aspergillus flavus es un saprotrophic y patógena hongo con una distribución cosmopolita . Es mejor conocido por su colonización de cereales , legumbres y frutos secos . La pudrición poscosecha generalmente se desarrolla durante la cosecha, el almacenamiento y / o el tránsito. Su nombre específico flavus deriva del latín que significa amarillo, una referencia al color de las esporas que se observa con frecuencia. Las infecciones por A. flavus pueden ocurrir mientras los huéspedes aún están en el campo (antes de la cosecha), pero a menudo no muestran síntomas ( inactividad ) hasta el almacenamiento y / o transporte poscosecha. Además de causar infecciones antes y después de la cosecha, muchas cepas producen cantidades significativas de compuestos tóxicos conocidos como micotoxinas , que, cuando se consumen, son tóxicos para los mamíferos. A. flavus es también un patógeno oportunista para humanos y animales, que causa aspergilosis en individuos inmunodeprimidos.

Hospedadores

Aspergillus flavus se encuentra globalmente como saprófito en suelos y causa enfermedades en muchos cultivos agrícolas importantes. Los huéspedes comunes del patógeno son los cereales, las legumbres y las nueces de árbol. Específicamente, la infección por A. flavus causa pudrición de la mazorca en el maíz y moho amarillo en el maní antes o después de la cosecha. La infección puede estar presente en el campo, antes y después de la cosecha, durante el almacenamiento y durante el tránsito. Es común que el patógeno se origine mientras los cultivos hospedantes aún están en el campo; sin embargo, los síntomas y signos del patógeno a menudo no se ven. A. flavus tiene el potencial de infectar plántulas por esporulación en semillas dañadas. En los granos, el patógeno puede invadir los embriones de semillas y causar una infección, lo que disminuye la germinación y puede provocar la siembra de semillas infectadas en el campo. El patógeno también puede decolorar los embriones, dañar las plántulas y matar las plántulas, lo que reduce la calidad y el precio de los granos. La incidencia de la infección por A. flavus aumenta en presencia de insectos y cualquier tipo de estrés sobre el hospedador en el campo como resultado del daño. Los estreses incluyen pudrición del tallo, sequía, daño severo de las hojas y / o condiciones de almacenamiento menos que ideales. Generalmente, las condiciones de humedad excesiva y las altas temperaturas de los granos y legumbres almacenados aumentan la aparición de la producción de aflatoxinas de A. flavus . En los mamíferos, el patógeno puede causar cáncer de hígado a través del consumo de alimentos contaminados o aspergilosis por crecimiento invasivo.

Morfología y patología

Las colonias de Aspergillus flavus suelen ser masas pulverulentas de esporas de color verde amarillento en la superficie superior y de color oro rojizo en la superficie inferior. Tanto en cereales como en legumbres, la infección se reduce al mínimo en áreas pequeñas y, a menudo, se observa decoloración y opacidad de las áreas afectadas. El crecimiento es rápido y las colonias tienen una textura suave o polvorienta.

El crecimiento de las hifas por lo general se produce por ramificación filiforme y produce micelios . Las hifas son septadas e hialinas . Una vez establecido, el micelio secreta enzimas o proteínas degradantes que pueden descomponer nutrientes complejos (alimentos). Las hebras de hifas individuales no suelen verse a simple vista; sin embargo, a menudo se observan conidios que producen espesos mantos miceliales. Las conidiosporas son esporas asexuales producidas por A. flavus durante la reproducción.

Los conidióforos de A. flavus son rugosos e incoloros. Los fialides son tanto uniseriados (dispuestos en una fila) como biseriados .

Recientemente, se identificó a Petromyces como la etapa reproductiva sexual de A. flavus , donde las ascosporas se desarrollan dentro de los esclerocios . El estado sexual de este hongo heterotálico surge cuando se cultivan juntas cepas de tipo de apareamiento opuesto. La reproducción sexual ocurre entre cepas sexualmente compatibles que pertenecen a diferentes grupos de compatibilidad vegetativa.

Aspergillus flavus es complejo en su morfología y se puede clasificar en dos grupos según el tamaño de los esclerocios producidos. El grupo I consta de cepas L con esclerocios de más de 400 μm de diámetro. El grupo II consta de cepas S con esclerocios de menos de 400 μm de diámetro. Tanto las cepas L como las S pueden producir las dos aflatoxinas más comunes (B1 y B2). Exclusivo de las cepas S es la producción de aflatoxinas G1 y G2 que normalmente no son producidas por A. flavus . La cepa L es más agresiva que la cepa S, pero produce menos aflatoxinas. La cepa L también tiene un punto homeostático más ácido y produce menos esclerocios que la cepa S en condiciones más limitantes.

Ciclo de la enfermedad

Aspergillus flavus pasa el invierno en el suelo y aparece como propágulos en materia en descomposición, ya sea como micelios o esclerocios . Los esclerocios germinan para producir hifas adicionales y esporas asexuales llamadas conidios . Se dice que estos conidios son el inóculo principal de A. flavus . Los propágulos en el suelo, que ahora son conidios, son dispersados ​​por el viento y los insectos (como las chinches hediondas o las chinches lygus). Los conidios pueden posarse e infectar granos o leguminosas. Las esporas ingresan al maíz a través de las sedas y así infectan el grano. Los conidióforos y conidios se producen en la primavera a partir de superficies escleróticas. Existe un inóculo secundario para A. flavus , que son conidios en partes de hojas y hojas. A. flavus crece en las hojas después de haber sido dañadas por insectos que se alimentan de hojas. Se dice que los insectos son una fuente de inóculo y promueven la producción de inóculo.

Ambiente

Aspergillus flavus es único porque es un hongo termotolerante, por lo que puede sobrevivir a temperaturas que otros hongos no pueden. A. flavus puede contribuir a la pudrición por almacenamiento, especialmente cuando el material vegetal se almacena con altos niveles de humedad. A. flavus crece y prospera en climas cálidos y húmedos.

Temperatura: A. flavus tiene una temperatura mínima de crecimiento de 12 ° C (54 ° F) y una temperatura máxima de crecimiento de 48 ° C (118 ° F). Aunque la temperatura máxima de crecimiento es de alrededor de 48 ° C (118 ° F), la temperatura óptima de crecimiento es de 37 ° C (98,6 ° F). A. flavus tuvo un crecimiento rápido a 30-55 ° C, crecimiento lento a 12-15 ° C y casi cesa el crecimiento a 5-8 ° C.

Humedad: El crecimiento de A. flavus ocurre a diferentes niveles de humedad para diferentes cultivos. En el caso de los cereales con almidón, el crecimiento se produce entre el 13,0 y el 13,2%. En el caso de la soja, el crecimiento se produce entre un 11,5% y un 11,8%. Para otros cultivos, el crecimiento ocurre al 14%. El crecimiento de A. flavus prevalece en los países tropicales.

Gestión

Para asegurar que los granos y las legumbres permanezcan libres de la infección por A. flavus , se deben incorporar ciertas condiciones antes, durante y después de la cosecha. Los niveles de humedad deben mantenerse por debajo del 11,5%. La temperatura en las unidades de almacenamiento debe mantenerse lo más baja posible, ya que el patógeno no puede crecer por debajo de 5 ° C. La baja temperatura facilita la respiración más lenta y evita el aumento de humedad. Los fumigantes se utilizan para disminuir la aparición y persistencia de insectos y ácaros, lo que ayuda al rápido crecimiento del patógeno. Las prácticas sanitarias que incluyen la eliminación de semillas viejas e inmaduras, la exclusión de semillas dañadas y rotas y la limpieza general ayudan a minimizar la colonización y propagación del patógeno.

La práctica de manejo más común para granos y legumbres es el uso de sistemas de aireación. El aire se empuja a través de los contenedores de almacenamiento a velocidades de flujo bajas, lo que elimina el exceso de humedad y calor. La regulación del flujo de aire permite que el contenido de humedad en los productos recolectados permanezca a un nivel constante y disminuye la temperatura dentro de los contenedores. Los niveles de temperatura pueden disminuir lo suficiente como para que los insectos y ácaros permanezcan inactivos, lo que reduce el rápido crecimiento del patógeno.

Se han explorado algunas prácticas de control ambiental para ayudar a reducir la infección por A. flavus . Las líneas de cultivo resistentes han mostrado poca o ninguna protección contra condiciones ambientales desfavorables. Sin embargo, las buenas prácticas de riego ayudan a reducir el estrés provocado por la sequía, lo que a su vez reduce la probabilidad de infección por patógenos. Se han realizado algunas investigaciones para identificar proteínas vegetales particulares, tanto proteínas relacionadas con patógenos como resistentes a la sequía, que defienden contra la entrada de A. flavus .

Para proteger los frutos secos y las plantas de maíz afectadas por A. flavus , los científicos del Servicio de Investigación Agrícola descubrieron que el tratamiento de estas plantas con la levadura Pichia anomala reducía el crecimiento de A. flavus . El estudio mostró que el tratamiento de los árboles de pistacho con P. anomala inhibió el crecimiento de A. flavus hasta en un 97% en comparación con los árboles no tratados. La levadura compite con éxito con A. flavus por espacio y nutrientes, limitando finalmente su crecimiento.

Los aceites esenciales de Glycyrrhiza glabra inhiben el crecimiento.

Aspergillus flavus AF36

La cepa AF36 de Aspergillus flavus no es carcinógena, no contiene aflatoxinas y se utiliza como ingrediente activo en plaguicidas. AF36 es un antagonista de hongos y se aplica como control biológico comercial al algodón y al maíz para reducir la exposición a las aflatoxinas. AF36 se aisló inicialmente en Arizona y también ha ocurrido en Texas. Se cultiva sobre semillas estériles que sirven como portador y fuente de nutrientes. Después de la aplicación y colonización y en presencia de mucha humedad, las semillas en crecimiento de AF36 superan a las cepas de A. flavus productoras de aflatoxinas . La dispersión de esporas de no flatoxina se ve favorecida por el viento y los insectos.

Importancia

Las infecciones por Aspergillus flavus no siempre reducirán el rendimiento de los cultivos por sí solas; sin embargo, las enfermedades poscosecha pueden reducir el rendimiento total de los cultivos entre un 10 y un 30%, y en los países en desarrollo que producen cultivos perecederos, la pérdida total puede ser superior al 30%. En granos y legumbres, las enfermedades poscosecha dan como resultado la producción de micotoxinas. La mayor pérdida económica causada por este patógeno es el resultado de la producción de aflatoxinas. En los Estados Unidos, las estimaciones de pérdidas económicas anuales de maní, maíz, semillas de algodón, nueces y almendras son menos severas en comparación con Asia y África.

Después de Aspergillus fumigatus , A. flavus es la segunda causa principal de aspergilosis . La infección primaria es causada por la inhalación de esporas; las esporas más grandes tienen más posibilidades de asentarse en el tracto respiratorio superior. La deposición de ciertos tamaños de esporas podría ser un factor principal de por qué A. flavus es una causa etiológica común de sinusitis fúngica e infecciones cutáneas y neumonía fúngica no invasiva. Los países con clima seco, como Arabia Saudita y la mayor parte de África, son más propensos a la aspergilosis. Se han caracterizado dos alérgenos en A. flavus : Asp fl 13 y Asp fl 18. En climas tropicales y cálidos, se ha demostrado que A. flavus causa queratitis en aproximadamente el 80% de las infecciones. La infección por A. flavus se trata típicamente con fármacos antimicóticos como anfotericina B , itraconazol , voriconazol , posaconazol y caspofungina ; sin embargo, se ha demostrado cierta resistencia a los antifúngicos en la anfotericina B, el itraconazol y el voriconazol.

Aflatoxina

En 1960, en una granja inglesa, murieron alrededor de 100.000 pavos. Un examen más detallado de la causa de la muerte mostró que la principal fuente de alimento, la harina de maní, estaba infectada con A. flavus . El cultivo se aisló, se hizo crecer en cultivo puro y se infectó un subconjunto de pavos sanos. El aislado de cultivo puro causa la muerte en los pavos sanos. La investigación química sobre la causa de la muerte mostró la producción de cuatro sustancias químicas tóxicas, llamadas aflatoxinas después de haber sido descubiertas en A. flavus . Las autopsias de Turquía mostraron que las aflatoxinas se dirigían al hígado y mataban por completo las células del tejido o inducían la formación de tumores. El descubrimiento de las aflatoxinas condujo a cambios sustanciales en las prácticas agrícolas y las regulaciones sobre cómo se cultivan, cosechan y almacenan los granos y las legumbres.

La cantidad de aflatoxinas producidas por A. flavus se ve afectada por factores ambientales. Si otros organismos fúngicos competitivos están presentes en las plantas hospedantes, la producción de aflatoxinas es baja. Sin embargo, si los organismos fúngicos no competitivos están presentes en las plantas hospedantes, la producción de aflatoxinas puede ser bastante alta. La naturaleza del huésped también es un factor importante en la producción de aflatoxinas. El alto crecimiento de A. flavus en la soja produce muy poca aflatoxina. El alto crecimiento de A. flavus ayudado por un mayor contenido de humedad y temperaturas cálidas en el maní, la nuez moscada y los pimientos produce altas concentraciones de aflatoxinas. El crecimiento de A. flavus en las especias produce bajas concentraciones de aflatoxinas siempre que las especias permanezcan secas.

La sensibilidad de las especies es muy variable cuando se exponen a las aflatoxinas. La trucha arco iris es muy sensible a 20 ppb , lo que provoca el desarrollo de un tumor hepático en la mitad de la población. Las ratas blancas desarrollan cáncer de hígado cuando se exponen a 15 ppb. Los lechones, patitos y pavos expuestos a altas dosis de aflatoxinas se enferman y mueren. Las vacas preñadas, los cerdos maduros, el ganado vacuno y las ovejas expuestas a dosis bajas de aflatoxina durante períodos prolongados desarrollan debilitamiento, sangrado intestinal, debilitamiento, crecimiento reducido, náuseas, falta de apetito y predisposición a otras infecciones.

Las cuatro aflatoxinas principales producidas son B1, B2, G1 y G2. La producción de las principales toxinas es el resultado de cepas particulares de A. flavus . La aflatoxina B1 es el compuesto natural hepatocarcinogénico más tóxico y potente caracterizado. A. flavus también produce otros compuestos tóxicos que incluyen esterigmatocistina , ácido ciclopiazónico , ácido kójico , ácido β-nitropropiónico, aspertoxina, aflatrem, gliotoxina y ácido aspergílico .

En los seres humanos, la producción de aflatoxinas de A. flavus puede provocar hepatitis aguda , inmunosupresión, carcinoma hepatocelular y neutropenia . La ausencia de cualquier regulación de detección del hongo en países que también tienen una alta prevalencia de hepatitis viral aumenta enormemente el riesgo de carcinoma hepatocelular.

Referencias

enlaces externos